Рисунок иллюстрирует донорскую клетку XX с инактивированной Х-хромосомой (А), покрытой Xist-PHК (зеленая линия) В этой модели транскрипция с донорского ядра, включая Xist-PHK, репрессирована факторами ооцита до 2-клеточной стадии, приводя к реактивации X. Затем, на 2-клеточной стадии экспрессия Xist возобновляется. Затем Xist реэкспрессируется вновь с аллели неактивной X от донорской клетки. Это можно было бы приписать сохранению такой метки, как метилирование ДНК в промоторе Xist Этот паттерн поддерживается в клетках, относящихся к линиям ТЕ и РЕ, но не в плюрипотентном эпибласте, где экспрессия Xist вновь прекращается, приводя ко второму событию реактивации. В ICM стирание эпигенетических меток, управляющих экспрессией донорского Xist, делает возможной последующую случайную Х-инактивацию в собственно эмбрионе
Возвращаясь к реактивации и репрограммированию X, можно сказать, что данные по индуцибельным трансгенам означают, что в определенных клеточных условиях, а именно, в недифференцированных клетках ES. инактивация X произойдет, когда исчезает экспрессия Xist-РНК. Если мы посчитаем, что те клетки, для которых документально доказано, что в них происходит реактивация X (т. е. клетки PGCs, ICM, клетки EG и ЕС), все сходны с клетками ES в отношении плюритпотентности и пластичности, тогда прекращение экспрессии Xist может во всех случаях лежать в основе реактивации X.
6. Резюме и направления будущих исследований
В последние годы имел место значительный прогресс в нашем понимании молекулярного механизма Х-инактивации. До сегодняшнего дня этот прогресс подпитывался успехами в смежных областях эпигенетических исследований и, в свою очередь, стимулировал успехи в других областях. Примером последнего может служить растущее количество данных о том, что некоторые кластеры импринтированных генов регулируются cis-активными некодирующими РНК во многом так же, как Xist регулирует Х-хромосому (глава 19). Имеются все основания думать, что этот взаимодополняющий прогресс продолжится.
Однако многие вопросы остаются без ответа, и замечательно, что несмотря на более чем 40-летние исследования мы все еще не понимаем, даже в общих чертах, механизмы, участвующие в «счете» и «выборе». Гипотеза блокирующего фактора, которой уже больше 20 лет, представляет собой привлекательное концептуальное руководство к действию, но природа самого блокирующего фактора, если он существует, остается неизвестной. Прогресс был достигнут в определении cis-действующих последовательностей и trans-действующих факторов, регулирующих счет, и их дальнейшая расшифровка является стимулирующим вызовом. Аналогичным образом, хотя мы и знаем сейчас кое-что о модифицирующих хроматин комплексах, участвующих в поддержании Х-инактивации — например, комплексах группы Polycomb, — сигнал для установления сайленсинга по всей хромосоме, включаемый Xist-РНК, остается неизвестным. Возможно в связи с этим нам необходимо понять механизм деацетилирования и деметилирования гистонов на неактивной Х-хромосоме. Необходимо найти ответы и на другие ключевые вопросы: как сайленсинг распространяется по хромосоме и какую роль в этом процессе и в стабилизации — поддержании «молчащего» состояния — играют (если играют) «путевые станции» (возможно, элементы LINE). Это может иметь отношение к интригующему вопросу о том, каким образом Х-инактивация ревертирует в некоторых типах клеток и на некоторых стадиях развития, но оказывается по существу необратимой в других случаях. Этот последний вопрос имеет отношение к более широкой и критически важной теме, связанной с пониманием пластичности генома и репрограммирования в ходе развития.
Литература
Beutler Е., Yeh М. and Fairbanks V.F., 1962. The normal human female as a mosaic of X-chromosome activity: Studies using the gene for glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency as a marker. Proc. Natl. Acad. Sci. 48: 9-16.
Brockdorff N., Ashworth A., Kay G.F., McCabe V.M., Norris D.P., Cooper P.J., Swift S., and Rastan S., 1992. The product of the mouse Xist gene is a 15 kb inactive X-specific transcript containing no conserved ORF and located in the nucleus. Cell 71: 515–526.
Brown C.J. and Willard H.F., 1994. The human X-inactivation centre is not required for maintenance of X-chromosome inactivation. Nature 368: 154–156.
Brown C.J., Ballabio A., Rupert J.L., Tafreniere R.G., Grompe M., Tonlorenzi R., and Willard H.F., 1991. A gene from the region of the human X inactivation centre is expressed exclusively from the inactive X chromosome. Nature 349: 38–44.
Beutler E., Yeh M. and Fairbanks V.F., 1962. The normal human female as a mosaic of X-chromosome activity: Studies using the gene for glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency as a marker. Proc. Natl. Acad. Sci. 48: 9-16.